钻床夹具设计..

课题名称：钻床夹具的设计课题性质：机夹类设计班级：11级机制三班姓名：吴江涛

学号：110803011131 指导老师：王晨升

一、课题介绍

1、目的

综合运用机械方面的知识，掌握机床夹具的设计方法、设计步骤及计算过程，具有运用计算机辅助设计机床夹具的能力。

2、侧重点解决的问题

（1）、确定夹具的类型（2）、确定工件的定位

（3）、确定工件的夹紧方案（4）、夹具的精度分析及计算

二、主要内容

（1）、保证工件的加工精度

专用夹具应有合理的定位方案、合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。

（2）、提高生产效率

专用夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应。应根据工件生茶批量的大小选用不同复杂程度的快速高效夹紧装置，以缩短辅助时间，提高生产效率。

（3）、工艺性高

专用夹具的结构简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。专用夹具的生产属于中批量生产。

（4）使用性号

专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑顺畅，必要时可设置排屑结构。

（5）、经济型号

除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具生产中的经济效益。

目录

一、前言 (1)

1.1 钻床的简介 (1)

1.1.1 钻床的发展趋势 (2)

1.1.2 钻床的夹具概述及主要类型 (2)

1.1.3 钻床夹具的特点 (2)

1.1.4 钻摸类型选择 (2)

1.1.5 钻套的选择 (3)

1.1.6 钻模板类型 (3)

1.2.4 总结 (6)

二、钻床夹具的设计 (7)

2.1 钻床夹具 (8)

2.2 钻套 (9)

2.3 支撑钉 (10)

2.4 销轴 (11)

2.5 钻模板 (12)

2.6 杠杆臂 (13)

2.7 夹具体 (14)

2.8 总结

结论

致辞

参考文献

摘 要

钻床指主要用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移

动为进给运动。钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特殊

刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。加工过程中工件不动，让刀具移动，将刀具中心对正孔中心，并使刀具转动(主运动)。钻床的特点是工件固定不动，

刀具做旋转运动，并沿主轴方向进给，操作可以是手动，也可以是机动。

各个机床上加工零件都需要相应的夹具，本课题是针对一个特定的零件要在

摇臂钻床上加工杠杆臂零件上孔φ10 mm 和φ13mm 的钻夹具。主

要技术指标能保证工件的加工精度、提高生产效率、工艺性好和使用性好。

我们在设计专用夹具时为了满足工件的加工精度要求，考虑了合理的定位方

案、合适的尺寸、公差和技术要求，并进行了必要的精度分析在工艺性方便使这

种夹具的结构简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。在使用性方面这种夹

具的操作简单、省力、安全可靠，排屑也方便，必要时可设置排屑结构。通过对

钻床夹具设计的制作，进一步巩固和所学基本知识并对所学知识综合运用。学会

查阅和收集技术资料，提高运用计算机辅助设计的能力，树立正确的设计思想和

严谨的工作作风。

关键字： 定位元件 加工精度 连接元件

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一、前言

1.1 钻床的简介

1.1.1钻床的发展趋势

钻床指主要用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特殊刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。加工过程中工件不动，让刀具移动，将刀具中心对正孔中心，并使刀具转动(主运动)。钻床的特点是工件固定不动，刀具做旋转运动，并沿主轴方向进给，操作可以是手动，也可以是机动。钻床可分为下列类型：

（1）台式钻床：可安放在工作台上，主轴垂直布置的小型钻床。

（2）立式钻床：主轴箱和工作台安置在立柱上，主轴垂直布置的钻床。

（3）摇臂钻床：摇臂可绕立柱回转、升降，通常主轴箱可在摇臂上作水平移动的钻床。它适用于大件和不同方位孔的加工。

（4）铣钻床：工作台可纵横移动，钻轴垂直布置，能进行铣削的钻床。

（5）深孔钻床：使用特诊深孔钻头，工件旋转，钻削深孔的钻床。

（6）平端面中心孔钻床：切削轴类断面和用中心钻加工的中心孔钻床。

（7）卧式钻床：主轴水平布置，主轴箱可垂直移动的钻床。

钻床相关标准与其他金属切削机床相关标准大体相同，其专用标准有：GB6477.4-86《金属切削机床术语钻床》，GB2815-89、JB/T5763-91《钻床联接尺寸标准》，GB9461-88、JB/Z108-89《摇臂钻床参数及系列型谱标准》等，出口产品不得低于一等品。

1.1.2 钻床的夹具概述及主要类型

钻床夹具：用于各种钻床（镗床组合机床）上的夹具，又称钻模，镗模。主要目的保证孔的精度（位置）。

钻床加工中对不同的加工工件所选着的夹具体也是不同的。主要有一下的类型：

（1）固定式：夹具与机床上位置固定不变，用于立钻，摇臂钻加工大件等。

（2）回转式：用于同一圆周上的孔系加工。它包扣立轴、卧轴和斜轴回转三种基本形式。

（3）移动式：钻模移动，用于加工同一表面上的多个孔中小型工件。

（4）翻转式：钻模板转动一定角度，用于加工不同便面上的孔。

（5）盖板式：没有夹具体，模板盖在工件上加工。

（6）滑柱式：升降钻模板的同用可调夹具。

1.1.3 钻床夹具的特点

在一般钻床对工件进行孔加工，多具以下特点：

钻床夹具的主要任务是解决好工件相对刀具的正确加工位置的严格控制问题。在大批量生产中，为有解决钻头钻孔的精度不稳定的问题，多直接设置带有刀具引导的钻模板，对钻头进行正确引导和对孔位进行强制性限制。尤其是对箱体、盖板类工件的钻孔，往往要同时要多支钻头一次性钻出众多的孔，为保证加工孔隙的位置精度，一定要通过一块精确的模板，把多个孔位有引导限制好。这种用来正确引导钻头控制孔位精度的模板。专业化、高效生产中的钻床夹具，通常具有较精确的钻模板，以正确、快速地引导钻头控制孔位精度，这是钻床夹具的嘴主要特点。所以习惯上又把钻床夹具成为钻模。为防止钻刃破坏钻模板上

引导孔的孔壁，躲在引导孔中设置高硬度的钻套，以维持钻模板的孔隙精度。1.1.4 钻摸类型选择

钻模类型多，在设计时，要根据工件的形状、重量、加工要求和批量来选型：被钻孔径＞10mm,或加工精度较高时，宜用固定钻模。不同表面上的孔，总G＜100N，中、小型工件，宜用翻转钻模。当分布在不同心圆周上的孔隙，总G ＜150N，宜用回转式钻模。当G＞150N，宜用固定钻模，在摇臂钻加工，量大时用立钻多轴加工。垂直度与孔间距要求不高时，用滑柱式钻模。若加工大件上的小孔时，宜用盖式钻模。

1.1.5 钻套的选择

钻套和钻模板是钻床夹具的特殊元件。钻套的作用是确定被加工孔的位置和引导刀具加工，钻套转配在模板上，用钻套比不用钻套可减少50%上的误差。其结构尺寸已标准化：

（1）固定钻套：配合H7/n6、H7/r6结构简单，精度高。适用于单孔或小批量生产。

（2）可换钻套：H7/g5、H7/g6间隙配合装入衬套内，用螺钉固定。

（3）快换钻套：配合H7/g5、H7/g6结构与上述不同，不同固定螺钉便可更换。适用于加工多，更换不同孔径的钻套。

（4）特殊钻套：使用于工件结构形状和被加工孔的位置特殊性，标准钻套不满足时用的钻套。

1.1.6 钻模板类型

（1）固定式钻模板：钻模板和夹具体或支架用固定方法相联接，一般采用两个圆锥销和螺钉装配连接；对于简单地结构也可采用整体的铸造或焊接结构。

（2）铰链式钻模板：当钻模板妨碍工件装卸等工作时，可用活动铰链把钻模板与夹具体相联接。

（3）可卸式钻模板

（4）悬挂式钻模板：在立式钻床上采用多轴传动头进行平行孔系加工时，所用的钻模板就连接在传动箱上，并随机床主轴往复移动。这种钻模板简称为悬挂模板。

二、机床夹具的设计

2.1 钻床夹具

装配图

主视图

1、调节螺母

2、螺旋辅助支承

3、钻套

4、钻模板

5、夹紧螺母

6、开口垫片

7、定位销15、垫片16、六角螺母

左视图

8、夹具体9、螺钉10、辅助螺旋支承11、可调支承钉12、钻套13、钻模板14、圆柱销

俯视图

2.2 钻套

为了能迅速、准确的确定刀具与夹具的相对位置，钻夹具上都应该设置引导刀具的元件——钻套。钻套一般安装在钻模板上，钻模板与夹具体相联接，钻套与工件之间留有排屑空间，如下图所示，此处选用固定钻套。

钻套的尺寸、公差配合的选择：

钻套内径基本尺寸=引导刀具的最大极限尺寸。

（1）、钻套内径基本尺寸：钻头、扩孔钻，铰刀是标准化尺寸刀具，所以内径刀与刀具按基轴制选择。钻套与刀具之间按一定的间隙配合，以防刀具使用时咬孔。

（2）、钻套高度H：

H=（1~3）D 斜孔H=（4~6）D

H过长，磨损严重，因此本钻套H取18mm

（3）、排屑空间h：h指钻套底部与工件表面之间的空间，h过大要引偏，

过小不能排屑。

铸铁：S=（0.3~0.7）D 小孔取小值。

钢：S=（0.7~1.5）D 大孔取大值。

. 斜孔：S=（0~0.2）D

（4）、材料：

性能要求：高硬度、耐磨

常用材料：T10A、T12A、CrMn或20渗碳淬火

D≤10mm CrMn

D＜25mm T10A、T12A（HRC58~64）

D≥25mm 20渗碳淬火（HRC58~64）

2.3 支撑钉

支撑钉是用来限制工件的自由度的。因此对支撑钉有以下基本要求：

（1）、足够的精度

由于工件的定位是通过定位副的接触（或配合）实现的，定位元件上限位基面的精度直接影响工件的定位精度，因此，限位基面应有足够的精度。

（2）、足够的强度和刚度

只有足够的强度和刚度，才能避免在使用中变型或损毁。

（3）、耐磨性好

工件的装卸会磨损定位元件的限位基面，导致定位精度下降。定位精度下降到一定程度时，定位元件必须更换，否则，夹具不能继续使用，因此为了提高夹具寿命延长使用周期，定位元件要有较高的耐磨性。

（4）、工艺性好

定位元件的结构应力要求简单、合理、便于加工、装配和更换。

2.4 销轴

销轴是一类标准化的紧固件，既可静态固定连接，亦可与被连接件做相对运动，主要用于两零件的铰接处，构成铰链连接。销轴通常用开口销锁定，工作可靠，拆卸方便。销轴的国际标准为ISO 2341:1986。国内标准GB/T882-2000。

销轴可作为轴用，一端有挡边，另一端加垫圈和开口销挡销轴上的转动件，这种销轴当然是用圆柱的。起定位功能时，圆柱和圆锥销各有用处，受力较大、要求固定可靠的地方用圆柱销；受力不大、要求定位精度高、又便于拆卸的用圆锥销。销轴是把目种配件组合到一块。比如链片、链条都需要销轴的

销轴的种类：A、两连杆与销轴全部接触。

B、其中之一连杆的中间部分挖空（中间销轴未接触）

C、两连杆的中部均有挖空，接触分为2端。

2.5 钻模板

钻模板的定位矩形的零件，一般在模板的长边设定两个定位钉，短边设定一个定位钉，在定位钉的对面装顶紧螺丝。在用镗床或数控机床加工钻模孔的时候就将定位孔一块加工出来，这样没有积累误差。我说的三个定位钉就可以将那两个自由度限制住。

钻模板的设计要点：

A、在保证钻模板有足够刚度的前提，要尽量减轻其重量。

B、钻模板上安装钻套的底孔与定位元件间的位置精度直接影响工件孔的位置精度。

C、要保证加工过程的稳定性。

钻模板的类型：

A、固定式钻模板。

B、分离式钻模板。

C、铰链式钻模板。

D、悬挂式钻模板。

2.6 杠杆臂

杠杆臂的设计是为了保证加工精度和提高生产效率。由于杠杆臂是小批量生产，夹具应简单，易于制造，操作方便。

2.7 夹具体

按专门化程度分类：

1）通用夹具

通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。

2）专用夹具

专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。

3）通用可调夹具和成组夹具

其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。

4）组合夹具

组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。

5）随行夹具

随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。

2、按使用的机床分类

由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按所使用的机床不同，夹具又可分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。

3、按夹紧动力源分类

根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。

夹具体作用：

1、能稳定地保证工件的加工精度

用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。

2 、能减少辅助工时，提高劳动生产率

使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，可加大切削用量；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。

3、能扩大机床的使用范围，实现一机多能

根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，即可扩大机床原有的工艺范围。例如在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱体零件的镗孔加工。

保养及维护

1、使用前对限位尺寸检查是否还保持正确位置；

2、如果挡销磨损超差，可以进行打磨修复；如果挡板、插销、定位锥头销磨损超差，可以重新组装，错开磨损部位后继续使用。

3、使用后需要涂防锈油。[

2.8 总结

本章进行了钻床夹具的设计过程。

结论

这次课程设计给我提供了一个应用自己所学知识的机会，从到图书馆查找资料到对夹具精度分析与计算，画出夹具零件图到最后夹具总图的成型。都对我所学的知识进行了检验。可以说，本次毕业设计有苦也有甜，设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那么你的设计已经成功了一半。因此我们应该在设计前做好充分的准备，例如查找资料，为我们设计的成功打下坚实的基础，制作工程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，要心平气和的一步一步来。

总体来说，通过这次设计我受益匪浅，在摸索该如果画出夹具零件图时的过程中，也特别有趣，培养了我的设计思维，增加了世纪操作能力，在让我体会到了搞设计艰辛的同时，更让我体会到了成功的喜悦和快乐，发现和解决问题对于我而言，既增长了专业知识，又学会了另外一种考虑问题的新视角。

我相信，通过这次课程设计，我所学到的东西将伴随这我在以后的人生道路上越走越远。